汶川8.0級地震機理的探討

沈 萍 陳會忠 李建勇

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

3）中國地殼觀測網絡形變中心，北京 100036

2008年5月12日在汶川發生了8.0級大地震。中外學者采用多種方法和手段從地質、地球物理、地球化學等角度對汶川地震開展了多方面的研究，發表了大量研究論文。特別值得關注的是關于汶川地震的發震機理的研究論文數量非常多。汶川地震發震機理概括為：印度板塊向青藏高原推擠，使得物質東流；龍門山斷裂帶的下地殼熱物質上涌；紫平鋪水庫蓄水。汶川地震的發震機理究竟是什么？圍繞這些問題我們查閱了大量文獻，并對這些文獻進行整理和分析，同時走訪震區，開展實地調研，使我們對汶川地震的發震機理有了新的認識。

1 汶川地震發生與區域地質構造活動有關

由地形地貌與區域地質構造分析認為，龍門山一帶上地殼的匯聚作用表現為松潘－甘孜塊體東緣的褶皺拱曲與揚子克拉通西緣的高角度疊瓦狀沖斷，近地表形成了一個巨大的北東向展布的拱曲沖斷構造帶。松潘－甘孜塊體東緣的拱起預示著可能有來自深部的頂托。野外調查發現，地震地表破裂帶沿映秀－北川斷裂一般顯示了60°以上的高角度沖斷特征。

2 汶川地震發生與其周圍地下深部地球動力學運動過程有關

龍門山斷裂帶附近的地球物理深部探測獲得了汶川地震的深部地球動力學特征。對重力剖面探測的結果表明，平于龍門山斷裂帶及其西側的拱曲沖斷帶為正的平衡重力異常區。利用面波層析成像得到的青藏高原東緣跨龍門山到四川盆地的莫霍面起伏變化情況表明，靠近龍門山上地殼速度偏高，拱起帶的寬度在淺地表與龍門山拱曲沖斷帶大致相吻擬。利用汶川地震的主震和余震P波到時計算的地殼結構的結果也顯示，汶川主震以北和以南地區的結構存在較大差異，以北地區的龍門山斷裂帶具有很強地殼不平勻性.汶川主震震源區下方存在有明顯低速異常體，推測流體可能存在于龍門山斷裂帶內.這些流體可能直接影響汶川大震的形成。通過對震區的調研，獲得了震區宏觀現象——深部熱物質上涌的直接證據。

3 汶川地震發生與其周圍地球深部地幔物質上涌和青藏高原物質東流有關

松潘－甘孜塊體與揚子克拉通具有截然不同的殼幔結構，揚子克拉通速度較高，且不存在低速夾層；而松潘－甘孜塊體速度偏低，地殼明顯增厚，且下地殼及地幔上部存在S波低速層，地幔低速層上涌至殼幔過渡帶，甚至侵入四川盆地之下。龍門山拱曲沖斷帶對應上地殼的局部隆升這一現象可用下地殼物質局部上涌來解釋。另外，龍門山拱曲沖斷帶與松潘－甘孜塊體上地幔低速層上涌至殼幔過渡帶的范圍大致一致。因此，根據地質和地球物理方法得到的研究結果，龍門山斷裂帶以西的下地殼與上地幔軟弱物質的上涌，共同為松潘－甘孜塊體東緣大面積的拱起作用提供了深部動力條件。

4 汶川地震及其余震的再定位也顯示主震及其余震的震中分布與地下構造有關

通過對汶川主震及其余震的再定平結果表明，主震的震源深度為13 km左右，對主要余震重新精確測定和3D顯示也揭示了汶川地震震時－震后全過程的時時－空時演化特征。

汶川巨大地震的發生不僅與區域地質和地球物理孕震環境有關，還與整個青藏高原的深部動力學過程有關，因此認為汶川地震發生機理是來自地球深部地幔物質上涌與青藏高原物質東流聯擬作用的結果。